Ｋ波段可调功率分配比的ＭＥＭＳ五端口环形结研究

本文提出了一种基于MEMS悬臂梁开关的五端口环形结的结构,以实现可调谐的功率分配比。在结构上,采用MEMS悬臂梁开关控制环形结信号线是否接地短路,进而控制整体电路的拓扑结构,达到输出端口的功率分配比可调的效果。建立了五端口环形结等效电路的S参数微波系统模型,并通过理论模型与仿真结果相比较,验证了模型的正确性。利用该模型可知,对于四分之一波长时,在UP态,端口1的微波信号功率被等分至端口2和端口4,端口3和端口5近乎无输出;在DOWN态,端口1的微波信号功率被分至端口2、端口3、端口4和端口5输出,其中端口2和端口4的输出功率相等,而端口3和端口5的输出功率占端口2或端口4的一半。经过有限元软件验证,在K波段中心频率22 GHz附近,UP态时S_11,S_31,S_51均小于-20 dB,S_21,S_41均大于-3.3 dB;DOWN态时S_11小于-17 dB,S_21-S_31和S_41-S_51均接近3 dB,验证了设计的有效性。     

微波功分器的模拟与设计

介绍了功分器的原理,采用电容补偿法以减小功分器的尺寸,并利用奇偶模分析法推导了电容补偿的设计公式,利用HFSS软件模拟了电容补偿前后功分器的幅频特性和相频特性,电容补偿使得功分器的面积减小近一半,但也使得其幅频特性变差:在中心频率点10GHz处,S11均小于-32dB,但在9～11GHz的频率范围内,S11由低于-24dB变差为低于-14dB。     

毫米波段的一分八路Wilkinson功分器设计

设计了一种在35 GHz毫米波段的一分八路Wilkinson功分器.使用HFSS软件对功分器进行仿真,通过对传统的Wilkinson功率分配器的改进,详细介绍了二功分器以及八功分器.设计的毫米波功分器具有体积小,频带宽的特点;具有较好的性能指标:在32~36 GHz范围内,参数S21~S91在-9~-9.5 dB之间,S11小于-15 dB.     

Ka波段MEMS共面定向耦合器的模型研究

本文提出一种基于GaAs MMIC技术的Ka波段MEMS定向耦合器结构,并基于微波网络理论对其建立集总S参数模型,从而实现超宽频带的耦合应用.该耦合器在结构上采用全共面传输线形式以易串并联其他元器件,并采用MEMS空气桥以实现地线互连,而无需片外键合线.在模型上,首先对MEMS共面定向耦合器进行各部件结构划分,并提取出相应等效电路模型,其次利用微波级联理论对各部件进行级联,可解出其整体的S参数.利用该模型分析与优化耦合器的关键尺寸参数,优化后MEMS共面定向耦合器在Ka波段S11小于-20 dB、S21在-0.84 dB～-0.89 dB之间、S31在-10.5 dB～-11.3 dB之间、S41小于-25 dB.利用HFSS软件对在该尺寸结构下定向耦合器进行仿真,在Ka波段其S11小于-25 dB、S21在-0.70 dB～-0.79 dB之间、S31在-9.4 dB～-11.5 dB之间、S41小于-25 dB.通过比较发现数学解析模型和HFSS仿真结果显示了较好的吻合,在Ka波段中心频率处S参数误差小于20％,从而验证了解析模型的合理性和有效性.此外,该Ka波段MEMS定向耦合器的设计和模型可作为研究该类MEMS器件的参考.     

周期性慢波结构的微带线威尔金森功分器

采用周期性慢波结构加载的开路传输线代替传统的四分之一波长阻抗变换器,设计一种小型化且适用于高频的Wilkinson功分器,有效改善了传统Wilkinson功分器尺寸大且高频时容易出现色散的问题。最后基于FR4基板,设计应用于900 MHz的Wilkinson功分器,测量结果显示,三个端口匹配良好,S11约为-20.58 dB,S22约为-23.62 dB,S21约为-3.28 dB,输出端口的隔离度约为-33.3 dB,仿真结果和测量结果趋势吻合,验证了该方法的可行性。     

一种新型MEMS微波功率传感器的设计与模拟

提出了一种新型的三明治结构MEMS微波功率传感器结构,与传统传感器相比,新结构由于采用了垂直传热方式而具有较小的热损耗。在输入相同功率的情况下,模拟了热电堆的温度分布,三明治结构热电堆的温度高于传统结构,因此具有更高的灵敏度。同时模拟了两种结构的阻抗匹配特性,其差异不大,在1~6GHz的频率范围内,三明治结构的回波损耗小于-30dB;在6~20GHz的频率范围内,其回波损耗小于-20dB,显示了良好的匹配特性。     

掺杂n+GaAs的热电式MEMS微波功率传感器在Ka波段的研究

本文主要通过理论设计和性能测试,研究了热电堆的半导体臂n+GaAs的掺杂浓度对热电式MEMS微波功率传感器在Ka波段工作性能的影响.该类传感器基于微波功率-热-电转换原理工作,其中热电堆是由半导体臂n+GaAs和金属臂Au构成.通过建立理论分析模型,探究了灵敏度、信噪比与掺杂浓度之间的关系,以指导传感器的结构设计,并基...     

RF MEMS压控振荡器的研制及相位噪声特性研究

利用RF MEMS可变电容作为频率调节元件,制备了中心频率为2 GHz的MEMS VCO器件.RF MEMS可变电容采用凹型结构,其控制极板与电容极板分离,并采用表面微机械工艺制造,在2 GHz时的Q值最高约为38.462.MEMS VCO的测试结果表明,偏离2.007 GHz的载波频率100kHz处的单边带相位噪声为-107 dBc/Hz,此相位噪声性能优于他们与90年代末国外同频率器件.并与采用GaAs超突变结变容二极管的VCO器件进行了比较,说明由于集成了RF MEMS可变电容,使得在RF MEMS可变电容的机械谐振频率近端时,MEMS VCO的相位噪声特性发生了改变.     

DC到2.6GHz硅基MMIC放大器

本文采用基于硅基的：BiCMOS工艺设计制作了一款带宽为DC到2．6GHZ的低噪声、高增益MMIC放大器。该放大器为了实现从DC到2．6GHz的带宽，保证有足够的增益和理想的增益平坦度，采用了负反馈结构，两级级联，并选用了一种结构新颖的微波晶体管。该放大器具有功率增益高、频带较宽、噪声系数较小的特点。在仿真过程中其3dB带宽约3GHz，增益为26．6dB(1．5GHz时)，1dB压缩点输出功率约为1dBm；样品的实测结果为3dB带宽约2．6GHz，增益为26dB(1．5GHz时)，1dB压缩点输出功率约为1dBm。     

基于功耗限制的CMOS低噪声放大器最优化设计

分析了进行功耗限制条件下怎样得到低噪声放大器的最优噪声,并就阻抗匹配及小信号电压增益进行了详细讨论。介绍了采用0.25μmCMOS工艺设计的工作在2.4GHz频率下的全集成低噪声放大器。模拟结果表明,在2.4GHz工作频率下,低噪声放大器的功耗为16mW,正向增益S21可达15dB,反射参数S11、S22分别小于-23dB和-20dB,噪声系数NF为2.7dB,三阶互调点ⅡP3为-0.5dB。     

基于共平面波导的可调低通滤波器的设计和制作

介绍了一种使用多触点MEMS开关实现的新型可调微波MEMS低通滤波器,应用MEMS制作工艺在石英衬底上实现滤波器结构.滤波器基于慢波共平面波导周期性结构,具有尺寸小、插损低、可与单片微波集成电路工艺兼容等优点.滤波器截止频率的大小取决于MEMS开关的状态.实验结果表明,当MEMS开关受到激励时,低通滤波器的3-dB截止频率从12.5GHz转换至6.1GHz,带内纹波小于0.5dB,带外抑制大于40dB,开关的驱动电压在25V左右.     

一款2.4GHz～2.5GHz的RF能量收集系统设计

近年来,为了达到控制环境的目的,无线传感器网络迅速兴起,但传感器节点的生命周期对电池容量有很大的依赖性。为解决无线传感器不可持续性供电的问题,设计一款收集环境频率在2.4GHz～2.5GHz的能量采集系统,主要由微带天线、阻抗匹配电路、四倍压整流电路组成。微带天线的设计采用天线阵列,提高了天线捕捉能量的灵敏度,天线打样样品实际测量在2.4GHz～2.5GHz整个频段内S11均小于-10dB。阻抗匹配电路设计简单,阻抗匹配电路ADS仿真在2.4GHz～2.5GHz整个频段内S11均小于-10dB。四倍压整流电路提高了RF-DC的转换效率,能使电压放大四倍输出。实验结果表明,2.4GHz～2.5GHz的RF能量收集系统达到了设计要求,可以有效收集环境中2.4GHz～2.5GHz频率内的能量,系统输出直流电压最大可达1.628V。     

一种基于体硅工艺的微机械可调节椭圆低通滤波器

提出了一种椭圆低通可调滤波器的调谐方法,即通过调节第一传输零点(FTZ)来改变3 dB截止频率Tc.解析计算表明,小范围内改变FTZ既可调节Tc和滚降速率,又能保证通带和阻带的特性基本不变.作者提出FTZ的移动可由串联谐振支路处容性MEMS开关的分布加载来实现,并基于微扰法求出器件中心谐振频率及特性的变化规律.本文相应设计了Tc为16 GHz的7阶步进式滤波器.高频有限元全波仿真表明,每加载一个MEMS开关,Tc改变约1.5 GHz,损耗特性则几乎不变.这证明了理论分析方法有较高的准确性,而且器件设计具有数字化调节能力和较出色的微波性能.这种方法也可用于高通和带通滤波器.论文还介绍了器件的体硅微加工流程及MEMS开关的初步加工结果.     

一种微波附件组合的设计与实现

在综合测试与诊断领域,随着被测系统复杂性的提高,对测试系统准确度要求进一步提高。文中设计实现了一种微波附件组合,主要由微波开关、衰减器、功率放大器和电源组成。该设备实现了各项技术指标要求,其中微波开关的驻波比在DC-1GHz时不大于1.3,在1GHz-18GHz时不大于1.5;衰减器的衰减量是40dB,精度是±3.5dB,驻波比不大于1.6;功率放大器的频率范围在0.9GHz～1.3GHz范围之内,输出功率不小于5W。该微波附件组合结合信号源、频谱仪、功率计及各类模拟器等射频仪器资源来实现射频测量通道的资源扩展、大功率信号的衰减调理、微波功率合成等功能。以满足被测试对象飞机系统中的微波射频系统、部件等微波信号性能测试的测试需求。     

L波段5W InGaP/GaAsHBT功率放大器

InGaP/GaAs HBT具有功率密度大、线性好和阈值电压一致性好等而广泛应用于无线通信终端放大器,本文基于自主HBT工艺技术,借助GaAs MMIC和辅助PCB板外匹配架构,通过选择合适的器件尺寸和偏置条件以及匹配结构,实现高性能的终端放大器。在VCC=5 V,ICC=300 mA下,频率1 59-1 62 GHz范围内,小信号增益大于39dB,输出功率大于38 dBm,附加效率大于55%,1d B压缩功率大于37dBm,1 dB压缩功率下的效率大于50%;采用PI/4QPSK调制信号,频率间隔21 6kHz和滤波器滚降系数0.35,在调制输出功率为36dBm下,其EVM指标小于5%,第一临道抑制比小于-27dBc。该放大器可应用于通信等领域。     

用于合成孔径辐射计的集成接收机设计

采用0.13μm GaAs pHEMT工艺,提出一种Ka波段低噪声下变频单片式微波集成接收机,可满足合成孔径辐射计应用要求。该设计由4级低噪声放大器模块和由双平衡混频器组成的镜像抑制混频器组成。仿真结果显示,在输入信号频率为29~34GHz时,芯片的变频增益为17~20dB,镜像抑制度超过20dBc,噪声系数为2.6~3dB。     

微波低通滤波器电路设计

以集总元件来设计滤波器电路,那么当电路在微波频率下使用时,分立元件在这种频率下就会产生寄生效应,甚至不能正常工作,因此需要用分布元件代替。根据理查德定理和科洛达恒等关系论述了如何以传输线来代替集总元件完成低通滤波器在微波频段的电路功能。并在ADS仿真软件中将以分立元件构造的截止频率为1GHz的三阶巴特沃斯低通滤波器转换为以微带线构造的低通滤波器,利用ADS的矩量仿真法对电磁场进行计算,该滤波器在1GHz下的插入损耗为-3dB,在1.448GHz下插入损耗为-20dB,完全适用于微波频段。     

1W微波无线输电系统的发射端设计

介绍了一种小功率(1 W)、2.45 GHz微波无线输电系统的发射端设计。直流电平经过锁相频率合成芯片ADF4360-0转换为S波段的2.45 GHz微波信号,ADF4360-0的寄存器配置由MSP430控制;2.45 GHz微波信号经过由功放芯片ERA-5SM及ADL5606组成的驱动级功率放大器将功率放大到1 W,加上喇叭天线即组成了小功率微波输电系统的发射端。利用矩形微带整流天线接收并整流微波信号,整流后的直流电平供给负载,便形成了完整的微波无线输电系统。详细分析了设计参数与方法,并进行了仿真及验证试验。     

基于倾斜AlN薄膜的体声波质量传感器的制备及性能分析

提出通过改变溅射气压获得倾斜于C轴的AlN薄膜的制备方法,探讨了倾斜AlN薄膜的生长机理。以3对交替沉积的Ti—Mo金属层为布拉格声学反射层,采用MEMS工艺制备了基于倾斜AlN薄膜的、以剪切模式振动的体声波液体传感器,并对器件的S11参数进行测试分析,得到传感器的中心频率为0.8GHz,表明该器件在生物液相检测领域具有一定的应用前景。     

基于倾斜A1N薄膜的体声波质量传感器的制备及性能分析

提出通过改变溅射气压获得倾斜于C轴的A1N薄膜的制备方法,探讨了倾斜A1N薄膜的生长机理.以3对交替沉积的Ti-MD金属层为布拉格声学反射层,采用MEMS工艺制备了基于倾斜A1N薄膜的、以剪切模式振动的体声波液体传感器,并对器件的S11参数进行测试分析,得到传感器的中心频率为0.78GHz,表明该器件在生物液相检测领域具有一定的应用前景.